西溪河聯補電站引水隧洞缺陷處理固結灌漿施工

羅 慶 松

(中國水電基礎局有限公司,天津 301700)

西溪河聯補電站引水隧洞缺陷處理固結灌漿施工

羅 慶 松

(中國水電基礎局有限公司,天津 301700)

結合西溪河聯補水電站引水隧洞工程的地質條件，從灌漿強度指標設計、施工控制標準、工藝流程、質量檢查四方面，闡述了水泥漿液固結灌漿施工技術，達到了封閉引水隧洞周邊巖體滲水裂隙和通道、增強圍巖抗滲性與穩定性的目的。

引水隧洞，固結灌漿，抗滲性

1 概述

西溪河聯補水電站是一座以發電為主的引水式電站，為西溪河流域水電規劃梯級電站的第三級。西溪河聯補水電站位于四川省涼山彝族自治州境內的金沙江支流西溪河上，壩址位于布拖縣聯補鄉附近的西溪河峽谷段，廠址位于西溪河右岸地洛鄉境內。工程距西昌市約180 km。電站共裝2臺65 MW水輪發電機組，總裝機130 MW。樞紐建筑物主要由擋水閘壩引水系統、地面廠房及開關站等組成。

由于前期引水隧洞施工中存在缺陷，導致2008年水庫蓄水過程8+850附近溶洞位置被水擊穿，多處漏水。本次缺陷處理主要內容為8+680～12+270內的固結灌漿、回填灌漿施工。

2 地質條件

引水隧洞沿西溪河右岸布置，隧洞沿線以斜坡地形為主，一般地面高程1 700 m～2 400 m。扯比(4號施工支洞)至廠房段，隧洞穿越河彎地塊分水嶺，地形呈臺階狀。線路最高點位于哈步黑容附近，海拔高程約2 395 m，上覆巖層厚一般在100 m～800 m之間。最低點位于首部拉木溝(高程1 717 m)溝內，最小上覆巖層厚為56 m。

2.1 地層巖性

引水隧洞穿越地層有寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系，上覆第四系松散堆積物。自進口至出口各地層分布情況如下：

1)雷口坡組(T2l)。

白云質灰巖、白云巖夾砂巖和泥頁巖。分布于樁號0+000～X0+350 m和2+095 m～3+763 m。

2)銅街子組(T1t)。

含礫砂巖、粉砂巖和泥頁巖。分布于樁號X0+350 m～X0+827 m,1+612.30 m～2+095 m及3+763 m～3+874 m。

3)東川組(T1dc)。

泥巖、泥質粉砂巖。分布于樁號X0+827 m～1+612.3 m及3+874 m～4+407.2 m。

4)宣威組(P2x)。

粘土巖、粉砂巖。分布于樁號4+407.2 m～4+466 m。

5)峨眉山組(P2e)。

玄武巖。分布于樁號4+466 m～7+376.8 m。

6)陽新組(P1y)。

灰巖、泥灰巖。分布于樁號7+376.8 m～9+446 m。

7)梁山組(P1l)。

砂巖、炭質頁巖、泥巖及煤線等。分布于樁號9+446 m～9+500 m。

8)大路寨組(S2d)。

灰巖、白云巖、頁巖、泥質粉砂巖等。分布于樁號9+500 m～9+939.2 m。

9)嘶鳳崖組(S1s)。

石英砂巖、白云巖、灰巖等。分布于樁號9+939.2 m～9+987.6 m。

10)黃葛溪組(S1h)。

灰巖、白云巖等。分布于樁號9+987.6 m～12+142 m。

11)龍馬溪組(OSl)。

鈣泥質頁巖、水云母粘土巖、粉砂巖、泥質，夾少量薄層灰巖。分布于樁號12+142 m～12+785 m。

12)寶塔組(O3b)。

生物碎屑粉晶灰巖與水云母粘土巖互層。分布于樁號12+785 m～13+010 m。

13)巧家組(O2q)。

泥砂質灰巖、生物碎屑灰巖、泥巖等。分布于樁號13+010 m～13+237 m。

14)紅石崖組(O1h)。

砂巖、粉砂巖、粘土巖。分布于樁號13+237 m～13+554 m。

15)婁山關組(O∈l)。

白云巖、白云質灰巖和石英砂巖。分布于樁號13+554 m～13+970.361 m。

2.2 地質構造

工程區位于一個受南北向斷裂控制的構造帶內，地質構造發育，構造形跡以近南北向的斷裂構造為主，褶皺構造次之。引水隧洞沿線分布的區域性斷裂有西溪河斷層的分支斷層(吞都斷層、土溝斷層)，西溪河向斜、哈烏背斜則分布于引水系統的首尾部。隧洞沿線規模較大的斷層有F1～F9,F211等斷層共10條。

3 固結灌漿目的

本次施工的目的是通過系統的、全斷面布置的固結灌漿，封閉引水隧洞周邊巖體滲水裂隙和通道，增強圍巖抗滲性和長期滲透穩定性，從而減免外水內滲，防止引水隧洞圍巖發生水力滲透破壞，最大的發揮引水隧洞應有的作用。

4 水泥漿液固結灌漿施工

4.1 灌漿強度設計指標

灌漿后，要求檢查孔壓水試驗透水率小于3 Lu，孔段合格率不少于85%，不合格孔段的滲透系數不超過設計規定的150%且不集中。

4.2 施工控制標準

按設計要求，灌漿施工按環間分序，環內加密原則進行。按Ⅰ序環Ⅰ序孔→Ⅰ序環Ⅱ序孔→Ⅱ序環Ⅰ序孔→Ⅱ序環Ⅱ序孔順序施工。開灌水灰比為2∶1，漿液比級分為2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1。因固結灌漿孔孔深都在5 m之內，故采取純壓式全孔一次灌注的方式，灌漿壓力在2.0 MPa～2.5 MPa之間。

4.3 施工工藝

1)灌漿孔位布置。

按設計要求，灌漿孔采取梅花形分布，灌漿孔環間距分為2.0 m，2.5 m，3.0 m三種，每環有6個孔與8個孔兩種布置方式。

2)鉆孔方法。

a.本工程施工難點。本工程施工難點主要有三個：施工用水問題，因西溪河水質不滿足灌漿施工質量標準，施工隧洞附近沒有足夠水源，因此本次施工用水只能在隧洞內找水施工，但是水量較小，不能滿足大功率鉆孔設備施工需要；施工時洞內交叉作業、干擾極大。邊頂拱混凝土施工、掛網噴錨施工、灌漿施工同時進行，造成洞內交通中斷、施工用電緊張，不能滿足施工高峰期大規模上大功率機械設備的需要；施工工期緊，工程量大，造成施工進度壓力極大。

b.鉆孔施工。開始施工時鉆孔設備選用的手風鉆和70D型潛孔鉆造孔，但由于以上幾點困難，施工用水與施工用電不能得到有效保障，造成不能大規模使用這些鉆孔設備，故工期開始就得不到有效保證。還有個別洞段較狹窄，只有3 m左右，造成手風鉆與70D型潛孔鉆兩種鉆機不能施工此部位5 m的固結灌漿孔。

項目部經過考慮后決定引進KHYD40A，KHYD75A型電動巖石鉆，該鉆機體積小，使用方便，鉆機可適用巖石硬度(普氏硬度系數)f<10的范圍，比較適合本工程地質巖性。該鉆機特點：鉆機可用鉆架配合，可水平向前或傾斜向上等任意方向鉆孔。采用濕式鉆孔水排粉，可改善操作者的勞動條件及延長鉆頭的使用壽命，鉆孔中噪聲較小；鉆機在作業中，只須操縱手輪，鉆機即可自行推進和快速退回，操作方便、簡單易學。

更主要的原因是該鉆機功率較小，電機額定輸出功率分2 kW與3 kW兩種，并且用水量不大，因此可以在水源不夠與用電緊張的條件下大量使用此鉆孔設備，既解決了施工中的難題又滿足工期的需要。

KHYD40A,KHYD75A型電動巖石鉆機參數見表1。

表1 KHYD40A,KHYD75A型電動巖石鉆機參數表

3)灌漿方法。

按照“圍、擠、壓”的原則施工，先將灌漿區外圈圍住，再在中間插孔灌漿擠密，逐序進行。施工順序為：鉆機對中固定→鉆進第一段→鉆孔沖洗→測量孔深→裂隙沖洗→簡易壓水→灌漿。在吃漿量大的部位使用了水泥砂漿進行灌注，砂漿的技術要求為：開灌時無回漿或升不起壓力灌注砂漿，加砂量為10%。

4)灌漿結束標準。

在規定壓力下，當注入率不大于1 L/min時，連續灌注30 min灌漿可以結束。

4.4 質量檢查及成果分析

1)質量檢查。共完成36個單元的質量檢查孔，我部完成的施工范圍內的所有單元固結灌漿檢查孔由第三方進行施工。共完成壓水試驗322段，透水率在0.08 Lu～2.84 Lu之間，均小于3 Lu的設計標準。現取4個單元壓水試驗數據列于表2。

2)成果分析。本工程共完成灌漿孔5 322個，灌漿工程量22 831.65 m，灌漿孔平均單位注灰量為195.451 kg/m，對各孔進行統計分析，其中Ⅰ序孔單位注灰量為245.19 kg/m，Ⅱ序孔單位注灰量142.122 kg/m，固結灌漿注灰率逐序遞減，Ⅱ序孔單位注灰量比Ⅰ序孔遞減42.035%，合乎灌漿一般規律。

表2 壓水試驗數據表

5 結語

西溪河聯補水電站引水隧洞缺陷處理固結灌漿工程我部完成固結灌漿單元36個，所施工單元全部合格，其中優良單元34個，優良率為91.18%。該電站在引水隧洞缺陷處理完成后2個月 左右進行了單機與雙機72 h甩負荷試驗，順利發電。在工程工作面狹窄，工期緊張情況下采取了合適的施工工藝和施工機具，確保了工程的順利進行，為今后類似工程取得了一些可借鑒的經驗。

Xixi river Lianbu hydropower station diversion tunnel defects treated the consolidation grouting construction

Luo Qingsong

(ChinaHydropowerFoundationBureauCo.,Ltd,Tianjin301700,China)

Combining with diversion tunnel engineering geology conditions of Xixi river Lianbu hydropower station,starting from four aspects of grouting strength index design,construction control criteria,technological procedures and quality examination,the paper describes cement slurry consolidation grouting technologies. As a result,it achieves the goals of closing diversion tunnel surrounding rock seepage cracks and channels and strengthening surrounding rock anti-seepage and stability performance as well.

diversion tunnel,consolidation grouting,anti-permeability

2015-10-17

羅慶松(1981- )，男,工程師

1009-6825(2015)36-0183-03

U455.49 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A

A